專利名稱：用于燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器中燃料供給系統(tǒng)的受控凈化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示范性實(shí)施例大致涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器中燃料供給系統(tǒng)的受控凈化的方法。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)的使用通常包括多級壓縮機(jī)，由外界吸入的空氣在此
被壓縮；燃燒器，在此被加入壓縮空氣的氣態(tài)燃料發(fā)生燃燒；以及渦輪或膨脹器，在此來自燃燒器的氣體被膨脹，此即已知的電能的產(chǎn)生過程。因此，渦輪能夠產(chǎn)生用于驅(qū)動工作機(jī)的機(jī)械能或者對發(fā)電機(jī)，例如一個或多個交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行充電的機(jī)械能。
當(dāng)前燃?xì)鉁u輪機(jī)中所用的燃燒器可基于兩類功能進(jìn)行區(qū)分。第一類功能是所謂的"擴(kuò)散火焰"，根據(jù)仍用于航空航天應(yīng)用的渦輪機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中空氣和氣態(tài)燃料被允許分別地進(jìn)入燃燒裝置。第二類功能被稱作"預(yù)混火焰"，或者用縮寫DLN(干式低氧化氮Dry LowNOx)或LPP(稀預(yù)混預(yù)氣化Lean Premixed Prevaporized)表示，其中空氣和燃料預(yù)先混合，允許在燃燒器中獲得更均勻比例的混合物，從而獲得具有污染物顯著降低的更清潔的燃燒。
有能夠基于上述的兩種模式工作的配備有一個或多個燃燒裝置(burner)的燃燒器，而燃燒器中的燃燒裝置自身的布置可基于所謂的管形、環(huán)形或管-環(huán)形的已知結(jié)構(gòu)來獲得。
燃?xì)鉁u輪機(jī)，尤其如果是配備有具有多個燃燒裝置的燃燒器，通常要求有排氣或者凈化系統(tǒng)，此處"凈化"指當(dāng)燃燒裝置的相關(guān)管路未被使用時對氣態(tài)燃料輸送管道的周期性清潔操作。為了消除雜質(zhì)的存在，避免燃燒器之間的所謂的"串?dāng)_"現(xiàn)象(干擾)，并阻止來自燃燒器的熱氣向外部管道和燃?xì)獾妮斔凸艿滥媪?，造成由此引起的損壞和/或產(chǎn)生爆炸性的空氣/燃?xì)饣旌衔?，在所有的燃?xì)鉁u輪機(jī)中凈化也是必需的。
凈化通常通過壓縮空氣來實(shí)現(xiàn)，壓縮空氣由機(jī)器的主壓縮機(jī)或特定壓縮機(jī)供給，該壓縮空氣必須被冷卻并引導(dǎo)通過配備有閥門、控制裝置和其它使凈化系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)墓苈?，以使該凈化系統(tǒng)能夠正常工作，并防止凈化氣體和氣態(tài)燃料之間的意外混合。使用空氣的凈化階段也要求相對長的啟動和停止時間，因?yàn)橄到y(tǒng)必須被逐步激活以防止
關(guān)于燃燒和設(shè)備的快速瞬變(high transient),且只能在燃?xì)夤┙o完全隔絕后進(jìn)行。
此外，使用空氣的凈化系統(tǒng)設(shè)想了不工作的燃燒裝置重新點(diǎn)火帶來的負(fù)載瞬變和額外的運(yùn)行時間，因?yàn)樗枰獙θ紵b置的輸送管預(yù)先加注燃?xì)狻?br>
發(fā)明內(nèi)容
因此示范性實(shí)施例的一個目標(biāo)是提供一種用于凈化燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒器的方法，該方法能夠顯著地降低凈化系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而降低運(yùn)行成本，啟動/停止的運(yùn)行時間并顯著地提高系統(tǒng)的可靠性。
示范性實(shí)施例的另 一 個目標(biāo)是提供一種用于凈化燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒器的方法，該方法能夠限制擴(kuò)散燃燒模式和預(yù)混燃燒模式之間的轉(zhuǎn)換時間，反之亦然。
示范性實(shí)施例的另 一個目標(biāo)是提供一種用于凈化燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器的燃料輸送管道的方法，該方法特別有效、安全并能夠避免對渦輪機(jī)本身的任何形式的潛在損壞。
根據(jù)示范性實(shí)施例的這些和其它目標(biāo)通過提供一種用于凈化燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器的方法來實(shí)現(xiàn)，且更具體地，提供一種如本文所述
噴嘴以及燃燒器中的燃燒裝置的方法。


根據(jù)本發(fā)明，通過以下說明性且非限制性的描述，參考所附的原理圖， 一種用于凈化燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒器的方法的特征和優(yōu)勢將顯
得更為明顯，在附圖中
圖l是燃?xì)鉁u輪機(jī)的原理圖，對該燃?xì)鉁u輪機(jī)可應(yīng)用根據(jù)示范性
實(shí)施例的燃燒器的凈化方法；
圖2為圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器的一個實(shí)例的橫向截面圖；圖3為燃燒器內(nèi)氣態(tài)燃料的供給噴嘴的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
尤其參考圖i,顯示了一般的燃?xì)鉁u輪機(jī)的原理圖，該燃?xì)鉁u輪機(jī)優(yōu)選為雙軸型，包括能夠壓縮經(jīng)過進(jìn)口 12所引入的空氣的壓縮機(jī)10。被壓縮的空氣然后被送至燃燒器14以和來自供給管道16的氣態(tài)燃料混合。燃燒提高了氣流的溫度、速率和體積并因此增加了其中內(nèi)含的能量。通過通向渦輪20的管道18引導(dǎo)燃?xì)饬鳎@使得氣體能轉(zhuǎn)換為可用于啟動工作機(jī)的工作能，工作機(jī)為例如通過軸24連接到渦輪20的發(fā)電機(jī)22。渦輪20也供給必要的能量以通過軸26啟動壓縮機(jī)10,而排放的氣體則由渦輪20通過排氣管道28排出。
圖2示意性地圖示了根據(jù)示范性實(shí)施例的示范性多管型燃燒器14的橫向截面。該燃燒器14配備了繞該燃燒器14的軸線環(huán)形地布置的多個燃燒裝置30。
各燃燒裝置30連接至少一個第 一歧管32和至少一個第二燃料內(nèi)收歧管34并配備有至少一個引導(dǎo)噴嘴36(圖3)及用于將氣態(tài)燃料添加(adduction)到燃燒裝置30內(nèi)的一個或多個主噴嘴38(圖3)。與第一內(nèi)收歧管32 —致定位的引導(dǎo)噴嘴36包括燃燒噴嘴，該燃燒噴嘴能夠以擴(kuò)散火焰模式工作并因此而在渦輪機(jī)的點(diǎn)火階段被激活。通常與第二內(nèi)收歧管34 —致地布置在引導(dǎo)噴嘴32周圍的主噴嘴38能夠準(zhǔn)備空氣/燃料混合物，以允許渦輪機(jī)以預(yù)混火焰沖莫式正常工作。
根據(jù)示范性實(shí)施例，渦輪機(jī)的各燃燒裝置30的主噴嘴38和相關(guān)燃料內(nèi)收歧管34的至少一部分只有在不使用時，即當(dāng)渦輪機(jī)處于擴(kuò)散火焰功能模式時，才利用優(yōu)選為穩(wěn)定的相同燃?xì)饬骰蚩赡苁前細(xì)夂褪芸亓康目諝獾幕旌蠚饬鞫皇强諝饬鱽砼趴栈騼艋Ｓ眠@種方式，沒有必要為每個燃燒裝置30配備壓縮空氣凈化系統(tǒng)，從而避免了安裝管道、閥門、控制裝置和其它特定部件。
為了防止同一燃?xì)饨?jīng)過噴嘴38的逆流，并防止在凈化階段期間在燃料的供給管道16內(nèi)形成冷凝，當(dāng)在各燃燒裝置30的凈化階段使用氣態(tài)燃料時，必須調(diào)節(jié)氣態(tài)燃料的壓力以使其大于燃燒器14內(nèi)部的測量壓力。
又在擴(kuò)散火焰工作模式下，即在渦輪機(jī)的點(diǎn)火階段，也有可能在測量和估算燃燒器14內(nèi)部的動態(tài)壓力和溫度后，為了預(yù)混功能模式，利用優(yōu)選為穩(wěn)定的燃?xì)饬骰蚩諝?燃?xì)饣旌衔飦韺艋A段擴(kuò)展至所有燃料內(nèi)收歧管34。
除此之外，當(dāng)引導(dǎo)噴嘴36和相關(guān)的燃料內(nèi)收歧管32不使用時，即當(dāng)渦輪機(jī)以預(yù)混火焰模式(常規(guī)功能)工作時，它們也可以通過優(yōu)選穩(wěn)定的燃?xì)饬骰蚩諝?燃?xì)饣旌衔锒ㄔ趦艋A段中。用這種方式，有可能從燃燒器14的所有燃燒裝置30完全地消除使用壓縮空氣的凈化系統(tǒng)，從而減小應(yīng)用于渦l侖機(jī)的閥門、管道和控制裝置的數(shù)量。
因此可以看出，根據(jù)示范性實(shí)施例的用于凈化燃?xì)鉁u輪機(jī)中的燃燒器的方法達(dá)到了上述目標(biāo)。尤其是，其能夠提供下述優(yōu)點(diǎn)
降低凈化系統(tǒng)的運(yùn)行成本；
提高凈化系統(tǒng)的可靠性；
消除凈化的啟動和停止時間；
消除用燃?xì)鈱Ρ粌艋艿赖念A(yù)充時間；
消除由于停止燃燒裝置的重點(diǎn)火導(dǎo)致的負(fù)載瞬變；以及
消除由于激活凈化空氣時燃燒裝置中的燃?xì)馔屏λa(chǎn)生的負(fù)載瞬變。
在任何情形下進(jìn)行多種更改和變型，所有的更改和變形都包括在同樣的發(fā)明理念內(nèi)。
因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1. 一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器中的燃料供給系統(tǒng)的受控凈化的方法，該燃?xì)鉁u輪機(jī)包括至少一個壓縮機(jī)(10)，至少一個燃燒器(14)，以及至少一個渦輪(20)，該壓縮機(jī)(10)能夠壓縮經(jīng)過進(jìn)口管道(12)引入的空氣；在該燃燒器(14)中所述壓縮的空氣被與來自供給管道(16)的氣態(tài)燃料混合并燃燒；而該渦輪(20)能夠?qū)碜运鋈紵?14)的該燃燒氣體的能量轉(zhuǎn)換為能夠被用來啟動一個或多個工作機(jī)(22)的工作能，其中，所述至少一個燃燒器(14)配備有一個或多個燃燒裝置(30)，各燃燒裝置(30)配備有至少一個引導(dǎo)噴嘴(36)和一個或多個主噴嘴(38)，用于所述燃燒裝置(30)內(nèi)該氣態(tài)燃料的內(nèi)收，所述方法包括當(dāng)所述渦輪機(jī)處于擴(kuò)散火焰功能模式時，利用所述氣態(tài)燃料的流凈化所述一個或多個主噴嘴(38)和相關(guān)歧管(34)的至少一部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述凈化期間，為了防止經(jīng)過一個或多個主噴嘴(38)的所述氣態(tài)燃料的逆流，并防止在所述供給管道(16)內(nèi)形成冷凝，所述方法還包括調(diào)節(jié)在所述一個或多個主噴嘴(38)和相關(guān)歧管(34)的至少一部分的凈化中所^f吏用的所述氣態(tài)燃料的壓力，以便在所迷凈化期間所述氣態(tài)燃料的所述壓力大于所述燃燒器(14)內(nèi)的測量壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當(dāng)所述渦輪機(jī)處于預(yù)混火焰功能模式時，利用所述氣態(tài)燃料的流凈化所述引導(dǎo)噴嘴(3 6)和相關(guān)歧管(3 2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述一個或多定的流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述一個或多個主噴嘴(38)和相關(guān)歧管(34)的凈化中使用的所述氣態(tài)燃料的流混合有受控量的空氣。
6. —種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器中的燃料供給系統(tǒng)的受控凈化的方法，該燃?xì)鉁u輪機(jī)包括至少一個壓縮機(jī)(IO)，至少一個燃燒器(14)，以及至少一個渦輪(20),該壓縮機(jī)(10)能夠壓縮經(jīng)過進(jìn)口管道(12)引入的空氣；在該燃燒器(14)中所述壓縮的空氣被與來自供給管道(16)的氣態(tài)燃料混合并燃燒；而該渦輪(20)能夠?qū)碜运鋈紵?14)的該燃燒氣體的能量轉(zhuǎn)換為能夠被用來啟動一個或多個工作機(jī)(22)的工作能，其中，所述至少一個燃燒器(14)配備有一個或多個燃燒裝置(30),各燃燒裝置(30)配備有至少一個引導(dǎo)噴嘴(36)和一個或多個主噴嘴(38),用于將該氣態(tài)燃料添加到所述燃燒裝置(30)內(nèi)，所述方法包括當(dāng)所述渦輪機(jī)處于預(yù)混火焰功能模式時，利用所述氣態(tài)燃料的流凈化所述《1導(dǎo)噴嘴(36)和相關(guān)的歧管(32)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述凈化期間，為了防止經(jīng)過所述引導(dǎo)噴嘴(36)的所述氣態(tài)燃料的逆流，并防止在所述供給管道(16)內(nèi)形成冷凝，所述方法還包括調(diào)節(jié)在所述引導(dǎo)噴嘴(36)的和相關(guān)歧管(32)的凈化中所使用的所述氣態(tài)燃料的壓力，以便在所力:'日'"、'''、'
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述引導(dǎo)噴嘴
9. 根據(jù)任意權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述引導(dǎo)噴嘴(36)和相關(guān)歧管(32)的凈化中使用的所述氣態(tài)燃料的流混合有受控量的空氣。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器中燃料供給系統(tǒng)的受控凈化的方法，該燃?xì)鉁u輪機(jī)包括壓縮機(jī)(10)，燃燒器(14)以及渦輪(20)，該壓縮機(jī)(10)能夠壓縮經(jīng)過進(jìn)口管道(12)引入的空氣；在該燃燒器(14)中所述壓縮的空氣被與來自供給管道(16)的氣態(tài)燃料混合并燃燒；而該渦輪(20)能夠?qū)碜运鋈紵?14)的該燃燒氣體的能量轉(zhuǎn)換為能夠被用來啟動一個或多個工作機(jī)(22)的工作能。燃燒器(14)配備有一個或多個燃燒裝置(30)，其具有引導(dǎo)噴嘴(36)和主噴嘴(38)。本方法包括當(dāng)所述渦輪機(jī)處于擴(kuò)散火焰功能模式時，用氣態(tài)燃料的流凈化主噴嘴(38)和相關(guān)歧管(34)的至少一部分。
文檔編號F02C7/00GK101532433SQ20081018896
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者A·巴爾達(dá)薩爾, A·阿斯蒂, G·通諾, J·斯圖爾特, M·佩奇, M·德爾科爾, M·貝蒂, S·里瓦 申請人:諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司